一种变航态无人潜航器

本发明属于海洋航行器领域，涉及无人潜航器，具体涉及一种具备可变构态的多航态无人潜航器。

背景技术：

1、无人潜航器可以搭载众多的海洋物理信息传感器，如水听器、水下相机、温盐深传感器等，开展海洋观探测任务，是认识海洋、观测海洋自然现象的重要平台。当前，水下滑翔机、自主式水下航行器等是重要的无人潜航器，已得到广泛应用。但是，由于水域的粘性阻力较大，当前的无人潜航器在水下难以具备高速的航行能力，而水面船等可以具备较高航行速度，因此，如何将水面的快速航行运动与水下的潜航运动融合在一起，使得无人潜航器具备多种航态的运动，可以扩展无人潜航器的作业能力，实现水下的隐蔽航行和水面的高速航行，是当前无人潜航器的一个重要研究方向。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种既可以保留无人潜航器的水下航行、转向、上浮、下潜等功能，又可以具备水面的高速推进航行功能的变航态无人潜航器。

2、本发明的上述目的通过以下技术方案来实现：

3、一种变航态无人潜航器，其特征在于：包括外壳单元、能源单元、姿态调节单元、通讯单元、浮力调节单元、可动机翼单元、可升降推进器单元；

4、所述外壳单元内部设置有空腔，所述能源单元、姿态调节单元、通讯单元和浮力调节单元均设置在外壳单元的内部，所述可动机翼单元对称分布于外壳单元的两侧；所述可升降推进器单元位于外壳单元的尾部；

5、所述可动机翼单元包括左翼调节单元和右翼调节单元；所述左翼调节单元由左机翼和可驱动左翼进行转角调节的左机翼驱动机构构成，所述右翼调节单元由右翼和可驱动右翼进行转角调节的右翼驱动机构构成；所述左翼和右翼均由呈夹角设置的短翼段和长翼段连接构成，短翼段的端部通过转轴与外壳单元的对应侧可转动连接，形成转动中心；

6、当两侧机翼的短翼段分别平行于各自一侧的外壳，同时两长翼段均平行于水面，所述无人潜航器处于滑翔模式，此航态下，可升降推进器单元向上摆动调整至其主动杆呈水平方向的位置，使可升降推进器单元与潜航器的主轴线重合；当两侧机翼的长翼段与水平面相垂直，所述无人潜航器处于定深航行模式，此航态下，可升降推进器单元向上摆动调整至其主动杆呈水平方向的位置，使可升降推进器单元与潜航器的主轴线重合；当一侧机翼的短翼段平行于同侧的外壳，其长翼段平行于水平面，同时另一侧机翼的长翼段垂直于水平面，所述无人潜航器处于差动转向模式，此航态下，可升降推进器单元向上摆动调整至主动杆呈水平方向的位置，使可升降推进器单元与潜航器的主轴线重合；当两侧机翼的短翼段均平行于水平面，两侧的机翼构成了一个三角形，可升降推进器单元驱动向下摆动调整至其主动杆呈竖直方向的位置，两侧机翼的长翼段配合尾部推进器的推进作用下产生较大的浮力，使机身的大部分离开水面，所述无人潜航器处于水翼模式。

7、而且，所述外壳单元的外形轮廓横截面为菱形，其由前后依次设置的前导流罩、电池包前壳体、电池包后壳体、尾部前壳体、尾部后壳体和后导流罩六小节壳体构成。

8、而且，所述能源供给单元，用于为姿态调节单元、通讯单元、浮力调节单元、可动水翼单元、可升降推进器单元供电；所述姿态调节单元，用于调节无人潜航器的俯仰姿态；所述通信单元，用于为整个潜航器提供控制信号及传感器探测到的信息传输；所述浮力调节单元用于实现无人潜航器的上浮和下潜。

9、而且，所述左翼和右翼的短翼段和长翼段的夹角与外壳单元的侧面角度呈2:1。

10、而且，所述左机翼驱动机构包括第一转轴、套筒一、套筒二、陶瓷轴承、第一舵机、第一舵机支撑架、第一舵盘、弹性挡圈、第一端盖、第一连接盘、键一；所述左机翼通过键一与第一转轴连接；所述第一转轴与第一连接盘的一端同轴固定连接，且通过前后两个陶瓷轴承使第一转轴支撑于外壳单元的电池包前壳体上；所述第一连接盘另一端与第一舵盘固定连接，第一舵盘与第一舵机驱动连接；所述套筒一套于第一转轴的前端，其一边与弹性挡圈接触，另一边与前端轴承内圈接触，对前端的轴承内圈进行定位；所述套筒二套于第一转轴的后端，其一边与第一转轴的轴肩接触，另一边与后端轴承的内圈接触，对后端的轴承内圈进行定位；所述第一舵机与舵机支撑架固定连接；所述第一舵机支撑架与外壳单元的电池包前壳体固定连接；所述第一端盖与外壳单元的电池包前壳体固定连接，用于轴向定位靠近第一舵机一侧的陶瓷轴承的外圈。

11、而且，所述左机翼驱动机构包括第二转轴、套筒三、套筒四、陶瓷轴承、第二舵机、第二舵机支撑架、第二舵盘、弹性挡圈、第二端盖、第二连接盘和键二；所述第二转轴与第二连接盘的一端固定连接，且通过前后两个陶瓷轴承使第二转轴支撑于外壳单元的电池包前壳体上；所述第二连接盘的另一端与第二舵盘固定连接，第二舵盘与第二舵机驱动连接；所述的套筒三套于第二转轴的前端，其一边与弹性挡圈接触，另一边与前端轴承内圈接触，对前端轴承内圈进行定位；所述套筒四套于第二转轴的后端，其一边与第二转轴的轴肩接触，一边与后端轴承的内圈接触，对后端的轴承内圈进行定位；所述第二舵机与第二舵机支撑架固定连接；所述第二舵机支撑架与外壳单元的电池包前壳体固定连接；所述第二端盖与外壳单元的电池包前壳体固定连接，用于轴向定位靠近第二舵机一侧的陶瓷轴承的外圈。

12、而且，所述可升降推进器单元包括支架组件、第三舵机、主动杆、主连架杆、辅助连架杆、尾舵及螺旋桨支撑板、螺旋桨、尾舵；所述支架组件的上端与后导流罩固定连接，所述第三舵机固定连接于支架组件内，所述第三舵机通过从支架组件下端伸出的第三舵盘与主动杆的一端驱动连接，主动杆的旋转轴线呈水平设置，并与潜航器的主轴线垂直；所述主动杆的另一端与尾舵及螺旋桨支撑板的上端中部通过转动副连接；所述主连架杆和辅助连架杆分别平行设在于主动杆的两侧，所述主连接杆的一端和辅助连架杆的一端均通过铰接座与支架组件的下端形成铰连接，所述主连接杆的另一端和辅助连接杆的另一端与尾舵及螺旋桨支撑板的上端均通过转动副连接；所述尾舵通过尾舵架与尾舵及螺旋桨支撑板的下端固定连接；所述螺旋桨与尾舵及螺旋桨支撑板的下端固定连接，且所述尾舵与螺旋桨呈前后设置。

13、而且，所述支架组件由总支撑架、舵机支撑板、h字钢及连杆机构支撑板上下固定连接构成；所述总支撑架上部与后导流罩通过多个螺栓行固定连接；所述舵机连接板通过多个螺栓与总支撑架固定，并通过螺栓与第三舵机连接固定；所述的h字钢共有两个，设置于舵机连接板的下方，并分别分布于第三舵机两侧，每个h字钢上端通过多个螺栓与上面的舵机支撑板连接，每个h字钢下端通过多个螺栓与位于下方的连杆机构支撑板行固定。

14、而且，在尾舵及螺旋桨支撑板的上端固定有或一体设置有两个平行的u形支撑座，在两个u形支撑座的凹槽内嵌固连有一连接板；主动杆的另一端设置于连接板的一侧，并与连接板的中部通过转轴件形成可相对式转动连接；主连接杆及辅助连接杆的另一端设置于连接板的另一侧，并分别通过各自的转轴件与连接板的两端形成可相对式转动连接。

15、本发明具有的优点和积极效果为：

16、本发明变航态无人潜航器，可以自主调节机翼和推进器的位置，从而让潜航器产生不同的运行模式；主要在原有能力上添加了能高速运行的“水翼模式”，即需要让潜航器进行高速推进运动时，其先从水下浮出，同时双翼转化为水翼模式，在配合螺旋桨的推进作用下水翼可以提供足够的升力，使得机身很大一部分的体积实现跨介质运行，降低了机体的受到的阻力，从而实现所需要的超高速航行。